[發明專利]一種基于預充電電容的組合式直流斷路器及其控制方法

有效

• 申請號: 201810383977.4
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108448548B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 陳武;葉晗
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H02J3/36
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 婁嘉寧

1.一種基于預充電電容的組合式直流斷路器，其特征在于：包括站端側部分和多個線路側部分；

所述站端側部分安裝于換流站的直流出口側，每個線路側部分分別安裝于換流站的每一條直流出線上；當直流電網正常工作時，所述站端側部分和每個線路側部分進行預充電，當直流電網短路時，站端側部分和出故障的線路上的線路側部分相互配合關斷故障線路；

所述站端側部分包括第一晶閘管Ta1、第一電容Ca1、第一二極管Da1和第一電阻Ra1，其中，第一晶閘管Ta1的陽極與換流站的直流出口側連接，第一晶閘管Ta1的陰極分別與第一電容Ca1的一端相連，第一電容Ca1的另一端接地；所述第一二極管Da1的陰極與第一晶閘管Ta1的陽極連接，第一二極管Da1的陽極與第一晶閘管Ta1的陰極連接；所述第一電阻Ra1并聯在第一晶閘管Ta1的兩端；

所述線路側部分包括：機械開關S、第一開關管組Q1、第一避雷裝置MOV、第二二極管Db1、第二電容Cb1和第二電阻Rb1；所述機械開關S的一端與直流總線連接，所述機械開關S的另一端分別與第一開關管組Q1的一端和第一避雷裝置MOV的一端連接，第一開關管組Q1的另一端和第一避雷裝置MOV的另一端均與換流站的出線連接，第二二極管Db1的陰極和第二電阻Rb1的一端也與換流站的出線連接；第二二極管Db1的陽極和第二電阻Rb1的另一端均與第二電容Cb1的一端連接，第二電容Cb1的另一端接地。

2.一種基于預充電電容的組合式直流斷路器，其特征在于：包括站端側部分和多個線路側部分；

所述站端側部分安裝于換流站的直流出口側，每個線路側部分分別安裝于換流站的每一條直流出線上；當直流電網正常工作時，所述站端側部分和每個線路側部分進行預充電，當直流電網短路時，站端側部分和出故障的線路上的線路側部分相互配合關斷故障線路；

所述站端側部分包括第一晶閘管Ta1、第一電容Ca1、第一二極管Da1和第一電阻Ra1，其中，第一晶閘管Ta1的陽極與換流站的直流出口側連接，第一晶閘管Ta1的陰極分別與第一電容Ca1的一端相連，第一電容Ca1的另一端接地；所述第一二極管Da1的陰極與第一晶閘管Ta1的陽極連接，第一二極管Da1的陽極與第一晶閘管Ta1的陰極連接；所述第一電阻Ra1并聯在第一晶閘管Ta1的兩端；

所述線路側部分包括：機械開關S、第一開關管組Q1、第一避雷裝置MOV、第一限流電感Lb1、第二二極管Db1、第二電容Cb1和第二電阻Rb1；所述機械開關S的一端與直流總線連接，所述機械開關S的另一端分別與第一開關管組Q1的一端和第一避雷裝置MOV的一端連接，第一開關管組Q1的另一端和第一避雷裝置MOV的另一端均與第一限流電感Lb1的一端連接，第一限流電感Lb1的一端還分別與第二二極管Db1的陰極和第二電阻Rb1的一端連接，第一限流電感Lb1的另一端串聯在換流站的出線上；第二二極管Db1的陽極和第二電阻Rb1的另一端均與第二電容Cb1的一端連接，第二電容Cb1的另一端接地。

3.根據權利要求1或2所述的基于預充電電容的組合式直流斷路器，其特征在于：所述第一開關管組Q1包括兩個反向串聯的IGBT，每個IGBT還并聯了一個二極管。

4.根據權利要求1或2所述的基于預充電電容的組合式直流斷路器，其特征在于，所述第一避雷裝置MOV為氧化鋅型避雷器。

5.一種基于權利要求1或2所述的基于預充電電容的組合式直流斷路器的控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：直流電網正常運行時，第一電容Ca1和第二電容Cb1進行預充電；當直流電網發生短路故障時，線路電流快速上升；

步驟2：當故障線路的線路電流上升到故障檢測閾值時，控制器開始觸發第一晶閘管Ta1；

步驟3：控制器關斷第一開關管組Q1，切斷故障線路電流，為機械開關S的無弧分斷提供條件；

步驟4：等待故障線路的線路電流被完全關斷后，控制器控制斷開機械開關S；

步驟5：機械開關S斷開后，控制器關斷第一晶閘管Ta1的觸發信號，最終能量在電阻支路續流消耗。

6.根據權利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述故障檢測閾值設置為額定電流的兩倍。